Пропали космические близнецы. Попытка астрономов найти звезды

Изображение двойных звезд Альфа Центавра A и Альфа Центавра B, полученное космическим телескопом Хаббла. Расположенная в созвездии Центавра (Кентавр), на расстоянии 4,3 световых года, пара звезд обращается вокруг общего центра тяжести раз в 80 лет, при этом среднее расстояние примерно в 11 раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Авторы и права: НАСА/ЕКА/Хаббл.

Астрономы обнаружили, что молодые сверхмассивные звезды вблизи черной дыры Млечного Пути являются одиночными, а не двойными, что противоречит обычному сверхмассивному звездообразованию. Экстремальные условия черной дыры заставляют эти звездные двойные системы сливаться или разрушаться, что приводит к меньшему количеству двойных пар по сравнению с аналогичными звездами вблизи Земли. Это говорит о влиянии черной дыры на производство гравитационных волн и образование сверхскоростных звезд.

Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и обсерватории В.М.Кека проанализировали данные за более чем десятилетие о 16 молодых сверхмассивных звездах, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь.

Сверхмассивные звезды обычно образуются парами, но новое исследование показало, что все 16 звезд были одиночками. Полученные данные подтверждают сценарий, в котором сверхмассивная черная дыра заставляет близлежащие звезды либо сливаться, либо разрушаться, при этом одна из пары выбрасывается из системы.

Когда рождаются сверхмассивные звезды, они почти всегда находятся в паре с близнецом, и эти две звезды обычно вращаются вокруг друг друга.
Но астрономы из Центра Галактики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Обсерватории Кека проанализировали данные за более чем десятилетие о 16 молодых сверхмассивных звездах, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь. Их результаты, недавно опубликованные в Astrophysical Journal, позволяют сделать поразительный вывод: все они — одиночки.

Но почему? Звезды, которые примерно в 10 раз больше нашего Солнца, формируются в одиночку во враждебной среде вокруг черной дыры? Получается, что своих «близнецов» выгнали из дыры? Или пары звезд слились в одиночные звезды?
Полученные данные подтверждают сценарий, в котором центральная сверхмассивная черная дыра заставляет близлежащие звездные двойные системы сливаться или разрушаться, при этом одна из пары выбрасывается из системы.

Звезды, которые наблюдали ученые, известны как S-звезды, и большинство из них молодые — образовались в течение последних 6 миллионов лет — и массивные. В основном они расположены в пределах светового месяца или чуть менее 500 миллиардов миль от черной дыры.

«Такие молодые звезды вообще не должны находиться рядом с черной дырой», — утверждает ученый из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Девин Чу, первый автор исследования. «Они не могли мигрировать в этот регион всего за 6 миллионов лет. Но иметь звездную форму в такой враждебной среде удивительно».
Чу и его коллеги использовали данные, полученные с помощью инструментов адаптивной оптики Кека, для проведения первого в истории поиска спектроскопических двойных звезд среди S-звезд.

Спектроскопические двойные звезды кажутся через оптические телескопы одиночными звездами, но когда ученые анализируют излучаемый ими свет, выясняется, что на самом деле это пары звезд.

Все S-звезды, которые казались одинокими, на самом деле были одиноки.
Еще более удивительным оказалось то, что исследователи обнаружили, что количество пар S-звезд, которые могли бы существовать вблизи черной дыры, было намного меньше, чем количество сопоставимых звезд в той части пространства, которая окружает Солнце Земли, известной как солнечная окрестность.

Они сделали это, рассчитав метрику, называемую бинарной долей, которая определяет, сколько звезд в данной области может встречаться парами; чем выше двойная доля, тем больше звезд может существовать парами. Предыдущие исследования показали, что двойная доля звезд, подобных S-звездам в окрестностях Земли, составляет около 70%. В новом исследовании исследователи обнаружили, что вблизи черной дыры Млечного Пути верхний предел составляет всего 47%, что позволяет предположить, что экстремальные условия черной дыры ограничивают выживание звездных двойных объектов.

«Эта разница говорит о невероятно интересном окружении центра нашей галактики; здесь мы имеем дело не с нормальной средой, — сказал Чу. «Это также предполагает, что черная дыра заставляет эти близлежащие двойные звезды сливаться или разрушаться, что имеет важные последствия для производства гравитационных волн и сверхскоростных звезд, выбрасываемых из галактического центра».